畜牧人

標題: 不同酶制劑的特點及在飼料生產中的應用 [打印本頁]
作者: 虛竹    時間: 2010-2-10 20:20
標題: 不同酶制劑的特點及在飼料生產中的應用
飼用酶制劑的應用效果現(xiàn)已毋庸置經，它既能提高飼料的消化率和利用率，提高畜禽及魚類的生產性能，又能減少畜禽攝泄物中的氮、磷的攝泄量，保護水體和土壤免受污染，因而飼用酶制劑作為一類高效、無毒副作用和環(huán)保型的“綠色”飼料添加劑，在21世紀將有著十分廣闊的應用前景。
    根據(jù)國內外多年的研究和應用實踐，我們認為在飼料中使用酶制劑有以下幾點原因：
         改變腸道內的物理化學性質，如降低食糜粘度
         破壞細胞壁，使營養(yǎng)物質更易被動物消化酶消化
         去除抗營養(yǎng)因子
         補充內源酶的不足，如幼齡動物及應激狀態(tài)下
         更利于特定營養(yǎng)在動物在小腸內的吸收
         提高谷物加工副產品的營養(yǎng)價值
         降低排泄物的水分含量
         減少營養(yǎng)物質的浪費，提高消化率
         影響胃腸道內微生物的構成，平衡腸道菌群
    盡管酶制劑的作用已經為人們所認識，但是由于酶制劑生產的特殊性，比如使用不同的菌種，不同的生產方式（固體發(fā)酵或者液體發(fā)酵），同一種發(fā)酵方式中的不同生產條件和對生產條件控制的能力的差異以及最終產品的測定條件的巨大差異都給廣大酶制劑的用戶帶來了一定的難度，很難從表觀上去簡單判別哪種酶制劑產品是適合自己的。那么，拋開產品的差異，我們在決定飼料中使用酶制劑種類時至少應考慮以下的因素：
首先要考慮到是飼料的組成，主要考慮以下因素：
       谷物及蛋白飼料原料的種類
       谷物及蛋白飼料原料的配比
       谷物及蛋白飼料原料中抗營養(yǎng)因子的水平（根據(jù)來源、天氣和土壤情況而不同）
第二個考慮到因素是動物本身的因素，特別是日齡因素和品種。
一般來說，可推薦下面的組合
       使用木聚糖酶在阿拉伯木聚糖豐富的飼料中
       使用β-葡聚糖酶在β-葡聚糖豐富的飼料中
       使用淀粉酶在淀粉含量高的飼料中
    盡管原則上應該是這樣，但在實際操作中，我們發(fā)現(xiàn)營養(yǎng)師仍然會有很大的疑慮，究竟該選擇什么樣的酶制劑和酶制劑的組合，才能最好的發(fā)揮酶制劑的功能，降低飼料企業(yè)的成本壓力，提高飼料的品質，是現(xiàn)在大家比較困惑的問題。
一、不同酶制劑及其底物特點
酶作用的一個主要就是特點是底物專一性，所以在介紹酶制劑之前應該對其所作用的底物有一個初步的認識。目前國內飼料酶制劑主要包括消化非淀粉多糖的外源酶、淀粉酶、蛋白酶等內源酶。在本節(jié)中將分別闡述以上酶制劑的作用和特點和其相應底物的特點，主要有：
         非淀粉多糖酶  
         淀粉酶
         蛋白酶

1、  非淀粉多糖酶
小麥、玉米、豆粕、雜粕等是目前飼料行業(yè)中常用到的飼料原料，但在考慮谷物飼料和蛋白飼料的營養(yǎng)價值時應注意到他們之間存在的差別，主要包括蛋白及碳水化合物在數(shù)量和質量上的差異以及內源性酶活上的差異。谷物的組成受到很多因素的影響，如種類、氣候條件、土壤環(huán)境等。要適當?shù)卦u價谷物飼料的品質，需要對碳水化合物有一個深入的了解。
碳水化合物含有很多易消化的營養(yǎng)物質，如淀粉和糖，但同時也有一些不能被消化的成份，甚至有些是具有抗營養(yǎng)作用。圖1是碳水化合物的不同組分的示意圖

1.1非淀粉多糖（NSP）
植物性原料的主要組成是纖維素、半纖維素、果膠、蛋白質和木質素。非淀粉多糖（None Starch polysaccharides  NSP）是目前常用的原料中數(shù)量非常大的組分，并且其半纖維組分的存在（木聚糖、阿拉伯聚糖、葡聚糖、乳糖和甘露聚糖）是NSP具有很多抗營養(yǎng)作用的主要原因。
這些抗營養(yǎng)作用嚴重地影響了這些原料的使用，在小麥、裸麥、大麥和所用的加工副產品以及中，阿拉伯木聚（Arabinoxylans  AX）是最主要的抗營養(yǎng)因子。在大麥和燕麥中，抗營養(yǎng)因子主要由β－葡聚糖和阿拉伯木聚糖組成。表1顯示了幾種谷物飼料及蛋白原料中的NSP的組成。
表1：不同谷物飼料中NSP的組成（％干物質）
        阿拉伯
木聚糖        β-
葡聚糖        纖維素        甘露聚糖        半乳糖        糖醛酸        總NSP
小麥        8.1        0.8        2.0        很少        0.3        0.2        11.4
大麥        7.9        4.3        3.9        0.2        0.3        0.2        16.7
裸麥        8.9        2.0        1.5        0.3        0.3        0.2        13.2
黑小麥        10.8        1.7        2.5        0.62        0.5        0.2        16.3
高梁        2.1        0.2        2.2        0.1        0.15        痕量        4.8
玉米        5.2        痕量        2.0        0.2        0.6        痕量        8.1
大米        0.2        0.1        0.3        痕量        0.1        0.1        0.8
米麩        8.5        痕量        11.2        0.4        1.2        0.4        21.8
麥麩        21.9        0.4        10.7        0.4        0.8        1.1        35.3
來源：Choct，1997
從表1，我們知道NSP是麩質類原料的最重要組分（占小麥麩的35.3%，米麩的21.8%）。阿拉伯木聚糖在小麥和裸麥中含量也非常豐富（8.1%和10.8%），其他谷物如大麥，燕麥和玉米中也有相當數(shù)量的阿拉伯木聚糖（7.9%，8.9%，5.2%）。其面提到過大麥中也含有相當多的β－葡聚糖（4.3%）。為了更好的了解木聚糖酶和葡聚糖酶的應用，我們將著重講述阿拉伯木聚糖和β－葡聚糖的結構以及其抗營養(yǎng)的作用。
1.1   阿拉伯木聚糖
阿拉伯木聚糖是NSP中最主要的成份。圖2以平面的形式體現(xiàn)了阿拉伯木聚糖的空間結構。
圖2： 阿拉伯木聚糖片斷的平面結構
阿拉伯木聚糖是由木糖分子由β－（1,4）鍵連接而成的骨架結構。這一木糖分子的線性長鏈結構是它的基礎骨架。由于來源不同，其直鏈上還可能連接著不同的組分形成的線性支鏈。
A：由阿拉伯糖分子形成的支鏈
是最常見到支鏈結構
化學鍵：與木糖的3號碳原子形成糖苷鍵，最長見的化學鍵
         也可能與2號碳原子形成糖苷鍵
單體（常見）/二聚體，或三聚體（少見）
B：由葡糖醛酸形成的支鏈（和他們的甲基酯）
    化學鍵：與木糖的2號碳原子
C: 由乙?；鶊F形成的支鏈
    化學鍵：與木糖的2和3號碳原子
D：由酚酸形成的支鏈
    例如：阿魏酸和香豆酸
    化學鍵：與阿拉伯木聚糖的阿拉伯糖殘基形成酯鍵，不與木糖分子直接相連
從上述情況我們知道，阿拉伯木聚糖的結構復雜性包括其簡單的線性木糖骨架以及其他支鏈結構的附著。形成這些結構特點的原因包括天氣、品種等多種因素。支鏈的數(shù)量和特點決定了木聚糖酶是否可以發(fā)揮其作用。因此，在考慮使用木聚糖酶的時候要充分考慮到阿拉伯木聚糖的復雜性。
1．2 阿拉伯木聚糖抗營養(yǎng)作用
增加粘度
在配方中高含量的吸附阿拉伯木聚糖最為人知的就是它提高了食糜的粘性。主要是因為它強大的吸水能力，一般說來它可10倍于其重量的水份。
粘性的增加使得飼料與消化酶以及膽鹽的混合非常困難，另外營養(yǎng)物質的吸收效率也受到很大影響，同時還通常伴隨著微生物活動的增加，并且有理由相信，這也是導致高含量阿拉伯木聚糖日糧飼喂動物其生長性能變差的一個重要原因。一個可能的解釋是這些微生物和其宿主之間會競爭營養(yǎng)物質。腸道微生物還可以轉運對脂肪消化起重要作用的膽鹽。另外引起腸道形態(tài)的變化也是AX重要的抗營養(yǎng)作用，這會降低腸道的吸收能力。最后，AX的吸水能力還會導致排泄物的粘性和水分增加。
屏蔽營養(yǎng)物質
AX第二個重要的抗營養(yǎng)作用是其作為細胞壁成份形成一層包被，將大量可被很好利用的營養(yǎng)物質如淀粉和蛋白質包裹起來，或者是支鏈結構與營養(yǎng)物質形成化學鍵（例如，阿魏酸的凝膠功能）。這些被包裹的營養(yǎng)將不能被動物腸道充分利用。
1.3 木聚糖酶
木聚糖酶是目前使用的最多的一種飼料用酶，從來源上講有真菌性的木聚糖酶和細菌性的木聚糖酶，從作用方式來看，又包括外切性木聚糖酶和內切性木聚糖酶。
就目市場出現(xiàn)的木聚糖酶而言，絕大部分都是通過真菌發(fā)酵而產生的木聚糖酶，發(fā)酵菌種包括木霉屬、黑曲霉和米曲霉等。到目前為止還只有比利時Nutrex公司是利用枯草芽孢桿菌（細菌）為發(fā)酵菌種生產木聚糖酶（Nutrase）。
從酶的生產方式來說，又可分為固體發(fā)酵和液體發(fā)酵，這兩種發(fā)酵方法在很多方面也存在著巨大的差異。
        液體發(fā)酵生產酶制劑        固體發(fā)酵生產酶制劑
耗能        高        低
單位發(fā)酵體積酶產量        低        高
菌種類型        細菌、酵母        霉菌等真菌
原料        原料單一、精細        原料多樣、粗放
酶系        單一化、標準化        復雜、不易控制
生產穩(wěn)定性        強、自動化程度高        難以控制、人為影響大
設備、技術投資        巨大、技術含量高        少、操作簡單
機械化程度        高        基本為手工操作
圖3 ：各種木聚糖系列酶的作用位點
1.4 內切和外切木聚糖酶
內源性1,4-β-木聚糖酶可將木糖聚合物分解成短鏈。這一內切活性會很快將食糜粘性降低并釋放被包裹的營養(yǎng)物質。因此，這種酶是消除AX抗營養(yǎng)作用的最重要的酶。外切性木聚糖酶只能在AX的末端發(fā)揮作用，對降低粘性只能很微弱的作用，不僅如此，有研究表明，產生大量的木糖單體對動物的生產性能有很大的副作用。
1.5 底物的化學和物理性質
自然界的AX有很多不同的化學性質，這些區(qū)別對多聚糖的物理性質有很大的影響。很多的AX都是不可溶性的。
很多研究表明商業(yè)性的木聚糖復合酶制劑在降解可溶和不可溶性的AX的程度上有很大的不同。Courtin等（2000）年總結了10種木聚糖酶在降解可溶和不可溶AX上的區(qū)別。他們發(fā)現(xiàn)與其他類型的木聚糖酶比較，由芽孢桿菌發(fā)酵產生的木聚糖酶在降解不可溶性的AX上有很大的活性，可把不可溶性的AX溶解并最終降解。由于不同原料中都含有大量的AX，因此細菌性木聚糖酶在降解不可溶性木聚糖上的優(yōu)勢使其在應用中有了更多的優(yōu)勢。
影響內切木聚糖酶發(fā)揮作用的另一個因素是AX的結構復雜性。主要是大量支鏈結構的存在影響了酶和底物充分的接觸。有些木聚糖酶對支鏈的空間結構的識別能力很差，這也使得不同的木聚糖酶效率在復雜底物存在時的顯著差異。
支鏈降解酶的重要性主要體現(xiàn)在提高了木聚糖酶對AX的可降解性，并且還可以分解支鏈成份與其他成份形成的復合物（如凝膠產物）。
要徹底分解AX需要外源和內源性木聚糖酶同時作用。大多數(shù)市場上的木聚糖酶含有不同類型的木聚糖酶和其他一些“雜酶”（通常是支鏈水解酶），所以總的酶復合物可以水解大部分AX結構。我們必須明白一點，把在飼料中存在的木聚糖充分降解成木糖單體并不是主要目的，要提高動物的生產性能僅需要把復雜的AX結構降解為較小的片斷以消除其抗營養(yǎng)作用。
2 β-葡聚糖
2．1 結構
β-葡聚糖是D－葡萄糖通過β-（1-3）和β-(1-4)鍵連接而成的多聚體。其中β-（1-3）鍵的比例要視不同谷物來源而定。例如在大麥中β-（1-3）鍵占30％，β-（1-4）鍵占70％。（圖 5）由于有β-（1-3）鍵的存在，因此它的化學性質和半乳糖就有很大差別（半乳糖是有β-（1-4）鍵組成的多聚糖）。由于它們是水溶性的，因此不會造成太過復雜的結構。
表2 總結了幾種谷物中β-葡聚糖的含量。一般而言，大麥和燕麥中的β-葡聚糖含量最高，并且很顯然，β-葡聚糖是脫殼大麥和燕麥中最重要的NSP
        β-葡聚糖含量        總的NSP含量        β-葡聚糖/總NSP
玉米                           
        0.1        9.7        1%
小麥                           
        0.8        11.9        6.7%
裸麥                           
        1.6        15.2        10.5
大麥                           
      脫殼        4.2        18.6        22.6%
      未脫殼        4.2        12.4        33.9%
燕麥                           
脫殼        2.8        23.2        12.1%
未脫殼        4.1        11.6        35.3%
來源：Knudsen 1996                           

2．2 β-葡聚糖的抗營養(yǎng)作用
低濃度的β-葡聚糖只會與直接與水分子左右而截留水分。但當濃度增加后，就會互相反應而形成網狀結構（凝膠）。因此含有高濃度的β-葡聚糖的飼料就會導致腸道內容的粘性增大。粘度增加的抗營養(yǎng)作用在阿拉伯木聚糖中已有詳細闡述：
         腸道內微生物活動加劇
         消化率降低、營養(yǎng)物質利用率低
         粘性排泄物
2．3 β-葡聚糖酶：
與阿拉伯聚糖酶類似，要消除β-葡聚糖的粘性效應，就要把其長鏈水解成較短的短鏈。最有效的方法就是使用內切β-葡聚糖酶。
3、纖維素
  纖維素是D—脫水葡萄糖以β—1，4糖昔鍵結合而成的線性大分子物質。每分子纖維素含800—1200個葡萄糖分子，分子量為60—150萬道爾頓，分子鏈內、鍵間及分子鏈與表面分子間易形成氫鍵。常見的畜禽飼料如谷物、豆類、麥類及牧草都含有大量纖維素，并且常與半纖維素、果膠等物質結合在一起。除反當動物可以利用一部分纖維素外，單胃動物如豬、雞等則不能利用纖維素。
3.1 纖維素酶
纖維素酶是由多種水解酶組成的一個復雜酶系，根據(jù)其各酶功能的差異，被分為以下三大類：
C 1酶、Cx酶、BG酶。
①C1酶又稱葡聚糖內切酶(endo-1，4—β-D—glucanase.來自真菌簡稱EG；來自細菌簡稱Len)，它作用于不溶性纖維素表面，隨機水解β—1，4—糖苷鍵，將長鏈纖維素分子截短，產生大量非還原性末端的小分子纖維素；
②Cx酶又稱葡聚糖外切酶(exo—1，4—β—D—G1ucanase來自真菌簡稱Cbh；來自細菌簡稱Cex)，作用于纖維素線性分子末端，水解β—1，4糖昔鍵，每次切下一個纖維二糖分子，故又稱纖維二糖水解酶(Cellobiohydrolase)；
③BG酶(β-葡萄糖昔酶)可將纖維二糖、纖維三糖水解成葡萄糖分子。
纖維素在這3類酶的協(xié)同作用下完成水解，一般情況下，其酶促降解示意圖如下：

3.2 纖維素酶的作用
         打破植物細胞壁使胞內原生質暴露出來，有內源酶進一步降解，所以除了細胞壁被降解供能外，還提高了胞內物質的消化率，從而有效地提高了飼料的有效能值
         可補充草食動物內源酶的不足，在草食動物胃中雖有一定量的能分解纖維素的微生物存在，可以分解一定量的纖維素，但產生的纖維素酶量有限，而添加纖維素酶制劑可明顯提高草食動物對粗纖維的消化利用率。另外，對單胃動物而言，纖維素酶可改善消化道環(huán)境，使酸度增加，以激活胃蛋白酶。
         消除抗營養(yǎng)因子，降低物料的粘稠度，促進內源酶的擴散，增加養(yǎng)分的消化吸收。
         治療和預防反芻動物的前胃遲緩和消化不良以及馬、驢的消化不良等方面療效顯著
4 甘露聚糖
甘露聚糖，就是半乳糖基甘露聚糖，其在餅粕類原料中含量很高，在豆粕中的含量比在其它常用飼料中的都高。
4．1 甘露聚糖的抗營養(yǎng)作用
         對于家禽和豬來說，甘露聚糖降低粕類飼料的消化率
         即使很低濃度的甘露聚糖也會降低葡萄糖在腸道中的吸收率，結果通過于擾胰島素的分泌和胰島素樣生長因子的產生而降低碳水化合物的代謝
         降低氮的瀦留率以及降低脂肪和氨基酸的吸收
         降低水的吸收從而導致糞便含水量增高。
4．2甘露聚糖酶
酶是半纖維素酶中的一種，它能有效地分解粕類飼料中的甘露聚糖生成甘露寡糖等物質，雖然甘露寡糖不能直接被動物機體吸收，但可參與機體的神經內分泌，影響代謝。甘露聚糖酶的作用包括：
         提高餅粕類飼料的能量利用率
         降低動物體重的變異程度。而且動物體重越小，該酶的作用越容易體現(xiàn)。
         可有效阻斷細菌和寄生蟲對腸道的侵襲，提高動物健康水平
5、果膠
果膠是存在于植物組織中的一種多糖成分，主要由半乳糖醛酸及其甲酯縮合而成，它和纖維素一起對植物起構造作用。
5.1 果膠酶
果膠酶含有酯酶、水解酶和裂解酶三種成份，分別對果膠質起解酯、水解、裂解作用，生成半乳糖醛酸和寡聚半乳糖醛酸、不飽和半乳糖醛酸和寡聚半乳糖醛等，最終分解植物結構，釋放營養(yǎng)物質。
6、淀粉
淀粉是谷物飼料中主要成份（表3）。它是D—葡萄糖的多聚體，在植物中是以顆粒形式儲存的。
谷物        淀粉（％）        谷物        淀粉（％）
玉米        69        小麥        65.1
裸麥        61.3        燕麥   脫殼        46.8
大麥  脫殼        58.7        燕麥  未脫殼        55.7
大麥  有殼        64.5                  
來源：Knudsen 1996                           
6.1 結構
淀粉是支鏈和支鏈結構的混合物。這兩種結構淀粉的比例在不同來源的淀粉中不同，因此，含量并不固定。一般來說，支鏈淀粉占10％－30％，支鏈淀粉占10％－90％。
支鏈淀粉是由300－400個葡萄糖分子經α-（1－4）鍵連接而成的線狀分子。支鏈淀粉含有經α-(1-6)鍵連接在主鏈上的側鏈結構，每12－25葡萄糖單位的骨架中會出現(xiàn)一個這種α-(1-6)鍵，含有20－25個葡萄糖分子。（圖5）

6.2 淀粉水解酶
淀粉酶是可水解淀粉和糖原中的α-（1-4）糖苷鍵的酶。分為3種：α-淀粉酶、β-淀粉酶和葡糖淀粉酶。
α-淀粉酶
隨機水解支鏈和直鏈淀粉中的α-（1-4）糖苷鍵，最小產物是麥芽糖。屬內切酶
β-淀粉酶
從支鏈和直鏈淀粉的非還原端水解糖苷鍵，屬外切酶?？芍饾u釋放麥芽糖。當該酶一旦與α-（1-6）糖苷鍵接觸，酶解反應立即停止。
圖6 淀粉酶的最終產物
圖6 直觀的表現(xiàn)了不同的淀粉酶及其水解終產物。糊精是片斷較大有支鏈結構的物質，由葡萄糖分子組成，可緩慢被水解。麥芽三糖是由3個葡萄糖分子組成的多糖?？偟膩碚f，按結構來分，終產物如下表所示：
        底物
        直鏈淀粉        支鏈淀粉
α-淀粉酶        麥芽糖
(+麥芽三糖)        麥芽糖＋2到6個葡萄糖組成的支鏈結構
β-淀粉酶        麥芽糖
(+麥芽三糖        麥芽糖＋糊精
葡糖淀粉酶        葡萄糖
（+麥芽糖+麥芽三糖）        葡萄糖＋糊精
葡糖淀粉酶
從支鏈和直鏈淀粉的非還原端水解糖苷鍵，屬外切酶。在α-（1-6）糖苷鍵附近時，酶解速度急速下降，但不完全消失。該酶對長鏈有很好的親和性，主要水解α-（1-4）糖苷鍵，但同時對α-（1-6）糖苷鍵和α-（1-3）糖苷鍵也可緩慢水解。最終產物是葡萄糖。
6.3 添加淀粉酶的益處
在消化淀粉的時候，α-淀粉酶和葡糖淀粉酶由動物分泌進入小腸。當我們仔細研究這個過程的時候就會發(fā)現(xiàn)，在飼料中添加淀粉酶是有必要的。
淀粉在植物中是以顆粒形式儲存的。顆粒的大小和形狀在不同來源的淀粉中有所不同。例如，土豆中的淀粉只有在熱處理后才能被消化。過去人們一直認為淀粉可以很好的被消化（98％），但是，實際上飼料原料中只有82%的淀粉可以被消化（圖7）。

未消化的淀粉會進入大腸，在那里被微生物所發(fā)酵，包括產生揮發(fā)性脂肪酸（VFA），可以被吸收進動物體內提供能量。但這一過程提供的能量比淀粉酶提供的能量要少很多。而外源性的α-淀粉酶顯然可以提高谷物中淀粉的利用效率。
   α-淀粉酶的另一個應用時是在幼齡動物中，例如仔豬。內源性的消化酶從出生后開始分泌，但非常遲緩。到斷奶時，所有酶活都顯著下降。不僅如此，在斷奶時，仔豬的日糧結構從高消化率的母乳轉變?yōu)橐蕴妓衔餅橹鞯墓腆w日糧。在這一階段，外源性的淀粉酶顯然是對動物的消化有很大幫助。對淀粉消化率的提高可以有助于動物提高日增重和飼料轉化率，并降低腹瀉的頻率。

7 蛋白酶
  蛋白酶是水解蛋白質肋鏈的總稱，包括酸性(pH 2.5—3)、中性(pH 7左右)和堿性(pH 8左右)3種，在飼料中多采用酸性和中性蛋白酶，以提高動物對蛋白質的水解效率，促進動物對飼料蛋白質的吸收效率。其中酸性蛋白酶是端肽酶，一般存在于細胞內，具有多種生物學功能，
         主要作用是補充內源蛋白酶的不足。
         降解植物蛋白，提高飼料蛋白質的可消化性。
         降解植物飼料中的蛋白類抗營養(yǎng)因子，改善飼料營養(yǎng)價值

二、細菌性木聚糖酶的特點和作用
不同酶制劑的作用特點和使用其他文獻中已有大量報道，筆者在這里不再驁述，本節(jié)將對細菌性木聚糖酶這種新型的飼料酶制劑做一簡單的描述，包括其顯著區(qū)別于其他類型木聚糖酶的特點和其動物飼養(yǎng)中的作用。
2.1 細菌性木聚糖酶的顯著特點
   由細菌發(fā)酵生產的酶制劑已經有很多種，包括淀粉酶、蛋白酶等等，但目前由細菌發(fā)酵生產的木聚糖酶還只有一種，它有著以下一些顯著的特點
2.1.1 內切木聚糖酶/外源內切酶的比例高
細菌性木聚糖酶中的內切木聚糖酶/外源內切酶的比例非常高，內切性木聚糖酶可將AX降解成較小的片斷，減少食糜粘度，釋放營養(yǎng)物質并提高動物的生產性能。另一方面，外切酶主要是形成木糖單體，通常會造成消化道異常的問題。這點在第一節(jié)已有詳細探討。
2.2.2 熱穩(wěn)定性

圖9：酶活隨溫度變化圖（From  Dr.Himmelstein，A，）

酶制劑對高溫的穩(wěn)定性很大程度上決定了其來源。圖0 顯示真菌性木聚糖酶對高溫的耐受力差。而細菌性木聚糖酶在溫度超過了75℃后才開始有損失。
耐高溫性能也是限制酶制劑在飼料中應用的一個瓶頸因素，如果一種酶不能耐受較高的溫度，那么在飼料制粒的過程中損失就會非常大，甚至完全被破壞，那么即使企業(yè)在飼料中添加了酶制劑，在顆粒飼料成品中也不會含有有活性的酶制劑，只是徒然增加了成本，這也就是在以前很多廠家在加入酶制劑后，發(fā)現(xiàn)酶制劑根本沒用的主要原因。
細菌性木聚糖酶很好耐高溫性能使得酶制劑在顆粒飼料中的使用向前邁進了一大步。同時，我們必須清醒的認識到，如果溫度非常高，超過100或者100度以上，酶制劑一定會損失殆盡，因為酶的本身是蛋白質，有一個耐受的極限。我們不能盲目的認為耐高溫就是可以耐受非常高的溫度，但是在我國大部分地區(qū)飼料制粒的溫度都在85℃以下，這時候，細菌酶就可以顯現(xiàn)其卓越的耐溫性能了。
2.2.3發(fā)揮最佳活性的pH環(huán)境
圖10顯示了在不同pH環(huán)境下，細菌性木聚糖酶的活性。在中性環(huán)境下細菌性木聚糖酶可達到其最大活性。如在高溫下的穩(wěn)定性一樣，細菌性木聚糖酶和真菌酶在最大酶活的pH條件上也有很大區(qū)別。細菌性木聚糖酶的最適工作環(huán)境在小腸，這里也是食物停留時間最長的部位，這意味著該酶可以在很長時間內對底物發(fā)揮作用。其他酶制劑只有在食物在消化道的酸性環(huán)境下才能發(fā)揮最佳酶活，但部分時間是很短的。

圖10 華揚-Nutrex-SM發(fā)揮最佳作用的pH 范圍

2.4 對不可溶的木聚糖的高效降解
圖11 內切木聚糖酶對可溶及非可溶木聚糖的選擇
WE＝水溶性木聚糖 WU－AX＝非水溶性木聚糖
S－AX=溶解了的阿拉伯木聚糖 NS－AX=未溶解的阿拉伯木聚糖

我們在前面已經提及了針對水溶及非水溶木聚糖使用酶制劑應有所選擇。
         大多數(shù)的內切木聚糖酶可以降解WE-AX，可以用測定粘度來證實。
         分解和溶解WU-AX是細菌性木聚糖酶所特有的。被分解形成的可溶的AX可以更容易被進一步降解，不會導致粘度的上升。而同時被釋放的營養(yǎng)物質可以大大提高飼料的轉化率。
2.2 細菌性木聚糖酶在動物中的應用
由于酶所作用的底物普遍存在于植物飼料原料中，因此，細菌性木聚糖酶就可適用于不同的動物，包括豬、雞、水產動物和反芻動物，并且適用于不同的日糧組成，包括玉米豆粕日糧、小麥日糧、以雜粕為主的日糧以及以谷物加工副產品為主的日糧中。
細菌性木聚糖酶最大的特點就是可以釋放飼料中的營養(yǎng)物質，特別是對提高飼料的能量方面效果顯著，下表描述了其在不同動物及不同日糧類型中的作用效果。
動物        日糧類型        改善效果（％）
                 飼料轉化率        體重        飼料代謝能
肉雞        小麥日糧        5.4        3.3        5.7
        玉米豆粕        3.9        3.6        4.2
蛋雞        小麥日糧        2.0        3.0(蛋重)        2.0
        玉米豆粕        1.9        2.5        4.2
仔豬        小麥日糧        4.8        7.5(ADG)        3.1
        玉米豆粕        5.7        3.4        3.0
生長肥育豬        小麥日糧        3.3        2.5（ADG）        2.9
        玉米豆粕        1.7        4.7        1.6
目前，營養(yǎng)師最頭痛的問題是飼料的能量無法達到要求，如果按照營養(yǎng)標準配置日糧，就必須使用含高能的飼料原料，如玉米、油脂等等，這在目前飼料原料高價位時期難度就更大，企業(yè)以效益為先的經營理念會使得營養(yǎng)師進退兩難，捉襟見肘，特別是對于肉雞等對能量需要比較高的飼料更是如此。細菌性木聚糖酶可以很好的解決這個問題，大大提高飼料的能量，降低飼料的成本，拓寬空間，并且可以更多的使用非常規(guī)原料，如麩皮、油糠、米糠、雜粕等等，大大降低飼料的費用，提高動物養(yǎng)殖者的經濟效益。
配方師在使用這種細菌性木聚糖酶，或者以細菌性木聚糖酶為主的復合酶制劑時可以有以下的幾種方法：
1、             在飼料中直接添加，不改變飼料配方。這種做法會很好的提高飼料的品質，釋放出更多的營養(yǎng)物質，使能量不足的情況大大緩解，提高產品的競爭能力。
2、             改變飼料配方，把細菌性木聚糖酶當作一種有一定營養(yǎng)價值的添加劑。由于通過大量試驗，可以總結出在不同日糧類型中細菌性木聚糖酶可以釋放的能量值，所以可以在配方軟件中將酶制劑作為一種原料使用，在相應的營養(yǎng)指標中選擇相應的能量值，然后加入到待選原料中，這樣做可以更加準確的利用細菌性木聚糖酶或以該酶為主要活性成分的復合酶，調整飼料配方，在配方價格不變的情況下，提升飼料品質。
3、             更為簡單的做法是，在不同的動物或者日糧組成時，用玉米或者小麥替代等量的油脂，然后加入酶制劑，來補充減少油脂所帶來的能量損失，用戶可以參照下表來操作。
動物        日糧        能量提升        具體操作
肉雞        小麥日糧        182kcal/kg        3%小麥替代＋100g酶3%油脂
        玉米豆粕日糧        100kcal/kg        2%玉米替代＋100g酶2%油脂
蛋雞        小麥/玉米豆粕日糧        65kcal/kg        1.2%小麥/玉米＋100g酶替代1.2%油脂
仔豬        小麥/玉米豆粕日糧        100kcal/kg        1.8%小麥/玉米＋100g酶替代1.8%油脂
生長肥育豬        小麥日糧        80kcal/kg        1.5%小麥替代＋100g酶1.5%油脂
        玉米豆粕日糧        45-55kcal/kg        1.0%小麥替代＋100g酶1.0%油脂
結語
飼料酶制劑在我國發(fā)展還處于初級階段，還有很多問題需要添加劑企業(yè)和飼料生產企業(yè)一起來解決，但酶制劑的使用在未來必然成為企業(yè)的首選。細菌性木聚糖酶的出現(xiàn)為廣大用戶提供了一個新的選擇，并且可以肯定的是它必然將會是酶制劑發(fā)展的方向。
作者: 萬馬奔騰    時間: 2010-2-10 20:45
謝謝分享。



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